Земля и климатПрепринтАнализ данных4 мин чтения

ПОЛЯРНЫЕ СИЯНИЯ МАЯ 2024 ГОДА НА КАРТЕ 696 ОБЫЧНЫХ ОЧЕВИДЦЕВ

Полярные сияния обычно держатся вблизи полюсов. Во время геомагнитных бурь они смещаются к экватору. Буря, начавшаяся 10 мая 2024 года, стала самой сильной со времён «хеллоуинских бурь» октября–ноября 2003 года, то есть более чем за 20 лет. Её вызвали несколько облаков солнечной плазмы — корональных выбросов массы, — выброшенных из группы солнечных пятен, в шестнадцать раз превышавшей диаметр Земли. Авторы называют её бурей Гэннон в память о докторе Дженнифер Гэннон.

Слепые пятна науки

Такие бури выталкивают авроральный овал за пределы областей, где расположено большинство приборов для наблюдения сияний. Модели тоже не справляются: одна стандартная модель аврорального овала была подогнана для условий с индексом Kp до 8+, а во время этой бури Kp достигал 9 в трёх отдельных трёхчасовых интервалах. А поскольку буря пришлась менее чем за полтора месяца до летнего солнцестояния в Северном полушарии, многие оптические приборы на крайнем севере были выключены: небо там было недостаточно тёмным.

Цифры показывают, насколько экстремальной она была. Индекс авроральных токов SuperMAG за две минуты подскочил с менее чем 200 до более чем 800 нанотесла и достиг пика в 4276 нТл. С конца 2003 по конец 2023 года он превышал 4000 нТл лишь семь раз. Индекс кольцевого тока упал до −427 нТл; за те двадцать лет он опускался ниже −300 лишь однажды.

696 сообщений из более чем 30 стран

В то же время миллионы людей были предупреждены СМИ и соцсетями, а современные телефоны умеют фотографировать полярные сияния. Максим Гранден из Хельсинкского университета и Финского метеорологического института вместе с четырнадцатью соавторами — трое из них гражданские учёные — создал онлайн-анкету через рабочую группу ARCTICS Международного института космических исследований (International Space Science Institute) в Берне. С 18 мая по 24 июня 2024 года она собрала 696 сообщений из более чем 30 стран: где и когда люди видели сияние, его цвета и формы, а также любые сбои GPS, связи или электроснабжения. Команда добавила 186 наблюдений из Skywarden — модерируемого финского каталога.

Карта мира с чёрными точками, сосредоточенными в Северной Америке, Европе, Австралии и Новой Зеландии, и синими треугольниками над Финляндией.

Откуда пришли сообщения: наблюдения сияния из опроса (чёрные) и Skywarden (синие), технологические сбои (красные), с линиями геомагнитной широты. — Рисунок 2, Grandin et al. (2026), arXiv:2610.19929.

Гораздо ближе к экватору

Большинство наблюдений пришлось на диапазон от 40° до 60° геомагнитной широты, а несколько — на ещё более низкие широты. Самое экстремальное сообщение — из Сан-Педро-де-Атакама в Чили, на −14,5°, — вероятно, касалось необычно яркого свечения верхней атмосферы, а не настоящего сияния. Тем не менее авторы делают вывод, что сияние продвинулось гораздо ближе к экватору, чем предсказывают модели аврорального овала. Согласно официальному определению самой экстремальной категории бурь, сияния обычно видны примерно до 40°.

Положение очевидцев не совпадает в точности с местом, где светилось сияние: красное свечение на высоте 250 км, видимое низко над горизонтом, может находиться в сотнях километров. Авторы оценивают неопределённость до ±11,5° для красного и ±6,7° для зелёного. И всё же это одно из немногих измерений границы овала во время подобного события.

Красный и розовый — невооружённым глазом

Все четыре цвета сияний — красный, зелёный, синий и розово-фиолетовый — очевидцы видели глазами, а не только на фотографиях. Уже одно это говорит об исключительной яркости зрелища: в слабом сиянии глаз обычно не различает цветов и особенно плохо видит красный. Зелёный наблюдали примерно до 38° и фотографировали примерно до 35°, что весьма необычно: на средних широтах обычно видно в основном высотное красное излучение.

Гистограммы зарегистрированных цветов сияния в зависимости от геомагнитной широты: красный и розовый сверху, зелёный и синий снизу, с максимумом около 50 градусов.

Цвета, отмеченные на фотографиях (слева) и увиденные невооружённым глазом (справа), в зависимости от геомагнитной широты. — Рисунок 5, Grandin et al. (2026), arXiv:2610.19929.

Преобладание красного и розового кое-что говорит о том, что сыпалось из космоса. Интенсивное красное сияние указывает на большое количество электронов низкой энергии, ниже 1 килоэлектронвольта, которые отдают свою энергию выше примерно 200 км. Большинство сообщений о синем и розовом пришлось на время, когда Солнце было меньше чем на 24° ниже горизонта: верхние слои атмосферы тогда ещё освещены Солнцем, и ионы азота рассеивают солнечный свет в синем диапазоне, который на фоне не совсем тёмного неба выглядит розовым или фиолетовым.

Сбои GPS и снижающиеся спутники

Лишь 42 человека сообщили о технических проблемах: в основном о сбоях геолокации (22), затем о неполадках связи, нестабильном электропитании и нескольких отключениях электричества. По времени они совпали с двумя провалами индекса бури, хотя при столь малом числе сообщений совпадение может быть случайным. Открытые орбитальные данные рассказали более ясную историю: во время бури четыре спутника дополнительно потеряли высоту из-за разбухшей верхней атмосферы — 256 метров у Международной космической станции и до примерно 2 километров у самого низкого из них.

Анкета получше — к следующей буре

У исследования есть ограничения. Данные собирались задним числом, с помощью простой анкеты; вопросы о формах сияния оказались слишком специальными для многих, кто наблюдал его впервые; сообщения пришли в основном из Европы, Северной Америки и Океании. Авторы призывают к более понятным инструкциям, структурированным платформам вроде Skywarden и к анализу самих фотографий, соотношение красного, зелёного и синего в которых могло бы раскрыть энергию приходящих электронов. На этот раз не поступало сообщений ни о крупных отключениях электроэнергии, ни о потере космических аппаратов — вероятно, полагают авторы, потому что приходившие частицы были в основном низкоэнергетическими. Следующая супербуря может оказаться не такой мягкой.